DE102015201122A1 - Circuit for controlling a rotating consumer - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist eine Schaltung zur Ansteuerung eines oder mehrerer hydraulischer Verbraucher. Der/die hydraulischen Verbraucher sind an ihren Anschlüssen mit für jede Bewegungsrichtung separat ansteuerbaren proportional verstellbaren Wegeventilen angesteuert. Die Wegeventile und eine Hydropumpe, die einen Systemdruck bereitstellt, werden elektronisch angesteuert. In Abhängigkeit von der gewünschten Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit steuert eine Steuer- beziehungsweise Regelelektronik die Wegeventile und die Hydropumpe an. Hierdurch können bei bekannten Druck- und Lastverhältnissen rein rechnerisch die benötigen Ventilöffnungen ermittelt werden, die für die gewünschte Bewegung erforderlich sind.Disclosed is a circuit for controlling one or more hydraulic consumers. The hydraulic consumers are actuated at their connections with proportionally adjustable directional control valves which can be controlled separately for each direction of movement. The directional control valves and a hydraulic pump providing system pressure are electronically controlled. Depending on the desired direction of movement and speed controls or control electronics to the directional control valves and the hydraulic pump. As a result, in known pressure and load conditions, the required valve openings can be determined purely mathematically, which are required for the desired movement.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltung zur Ansteuerung eines rotierenden Verbrauchers, insbesondere eines Hydromotors für eine Winde, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a circuit for controlling a rotating consumer, in particular a hydraulic motor for a winch, according to the preamble of claim 1.

Eine Winde, insbesondere für den Hochseeeinsatz, kann von einem oder von mehreren Hydromotoren angetrieben werden. Die Ansteuerung des Hydromotors oder der Hydromotoren kann durch eine Drosselregelung in einem offenen Kreis, in einem geschlossenen Kreis oder in einer Mischform beider Kreise erfolgen. A winch, especially for offshore use, may be powered by one or more hydraulic motors. The control of the hydraulic motor or hydraulic motors can be done by a throttle control in an open circuit, in a closed circuit or in a mixed form of both circles.

Beispielsweise hat der Hydromotor zwei Arbeitsanschlüsse, denen jeweils ein Wegeventil und somit eine Steuerkante zugeordnet ist, um einen jeweiligen Arbeitsanschluss mit einer Druckmittelquelle (Hydropumpe) oder einer Druckmittelsenke (Tank) zu verbinden. Die Drosselregelung kann über aufgelöste Steuerkanten verfügen, womit voneinander konstruktiv getrennte und unabhängig voneinander ansteuerbare Steuerkanten vorgesehen sind. Diese können somit unabhängig voneinander einen jeweiligen Arbeitsanschluss des Hydromotors mit der Druckmittelsenke oder der Druckmittelquelle verbinden. Die Anordnung von Steuerkanten kann in Kombination mit einem entsprechenden Regelsystem zu einer signifikanten Energieeinsparung führen. For example, the hydraulic motor has two working ports, which in each case a directional control valve and thus a control edge is assigned to connect a respective working port with a pressure medium source (hydraulic pump) or a pressure medium sink (tank). The throttle control can have resolved control edges, which are provided by structurally separate and independently controllable control edges. These can thus independently connect a respective working port of the hydraulic motor with the pressure medium sink or the pressure medium source. The arrangement of control edges, in combination with a corresponding control system, can lead to significant energy savings.

Des Weiteren kann eine aktive Systemdruckregelung für einen Systemdruck (Versorgungsdruck) ausgangsseitig der als Druckmittelquelle eingesetzten Hydropumpe vorgesehen sein. Aktiv bedeutet, dass der Systemdruck während eines Betriebs des Hydromotors oder der Hydromotoren veränderlich und damit aktiv an entsprechende Anforderungen anpassbar ist. Damit ist ermöglicht, dass mit einem entsprechenden Regelsystem ein Druckabfall über eine jeweilige Steuerkante reduziert werden kann, um Energie einzusparen. Furthermore, an active system pressure control for a system pressure (supply pressure) can be provided on the output side of the hydraulic pump used as the pressure medium source. Active means that the system pressure is variable and thus actively adaptable to corresponding requirements during operation of the hydraulic motor or hydraulic motors. This makes it possible that with a corresponding control system, a pressure drop across a respective control edge can be reduced in order to save energy.

Das angesprochene Regelsystem lässt sich beispielsweise aufteilen in eine Motorregelung und die Systemdruckregelung. Die Motorregelung kann eine Positions- und Druckregelung sowie eine Regelung von deren Derivaten Geschwindigkeits-, Kraft- und Momentregelung des Hydromotors vorsehen. The addressed control system can be divided, for example, into a motor control and the system pressure control. The engine control can provide a position and pressure control as well as a regulation of their derivatives speed, force and torque control of the hydraulic motor.

Bei dem Regelsystem kann weiter ein Umschaltbetrieb vorgesehen sein. Hierbei wird bei der Motorregelung der Motorregler in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Hydromotors (Heben/Senken/Stehen) umgeschaltet. Somit wird je nach Bewegungsrichtung des Hydromotors ein Regelprinzip umgeschaltet, was in der Praxis einen nicht "sauberen" Nulldurchgang der Geschwindigkeit des Hydromotors zur Folge haben kann. Die Umschaltung erfordert deswegen eine Vielzahl von Überblendvorgängen innerhalb der Motorregelung, wodurch wiederum ein undefinierter Systemzustand erfolgen kann. Des Weiteren ist für eine jeweilige Bewegungsrichtung des Hydromotors ein "zugeschnittenes Regelprinzip" vorgesehen. Daraus folgt, dass die Motorregelung nur eine Lastrichtung der Winde zulässt. Sollte dann in einer Ausnahmesituation beispielsweise eine Beschleunigung in Richtung eines Senkens erfolgen, dann dies unter Umständen zu Problemen führen. In the control system can continue to be provided a switching operation. In this case, the motor controller is switched in the motor control in dependence on the direction of movement of the hydraulic motor (lifting / lowering / standing). Thus, depending on the direction of movement of the hydraulic motor, a control principle is switched, which in practice can not result in a "clean" zero crossing of the speed of the hydraulic motor. The switching therefore requires a large number of crossfades within the motor control, which in turn can result in an undefined system state. Furthermore, a "tailored control principle" is provided for a respective direction of movement of the hydraulic motor. It follows that the motor control only allows one load direction of the winch. If, for example, an acceleration in the direction of a lowering occurs in an exceptional situation, then this may lead to problems.

Bei der Systemdruckregelung kann ebenfalls eine Umschaltung in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung des Hydromotors vorgesehen sein. In Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung wird für die Systemdruckregelung entweder ein Ist-Arbeitsdruck des einen Arbeitsanschlusses des Hydromotors oder ein Ist-Arbeitsdruck des anderen Arbeitsanschlusses des Hydromotors verwendet. Dies resultiert üblicherweise in heftigen Schaltschlägen der Systemdruckregelung während des Nulldurchgangs des Hydromotors mit Richtungsumkehr der Bewegungsrichtung. Da die Systemdruckregelung auf den Ist-Arbeitsdrücken basiert, die von der Motorregelung geregelt werden, wird dem gesamten Regelsystem eine Dynamik in der Ansteuerung entzogen, was ein starkes Filtern von Ist-Werten erforderlich macht. Vorteilhaft bei dem Umschaltbetrieb ist, dass sich eine vergleichsweise gute Energieeffizienz erreichen lässt. In the system pressure control can also be provided as a function of the direction of movement of the hydraulic motor switching. Depending on the direction of movement, either an actual working pressure of the one working port of the hydraulic motor or an actual working pressure of the other working port of the hydraulic motor is used for the system pressure control. This usually results in violent switching shocks of the system pressure control during the zero crossing of the hydraulic motor with direction reversal of the direction of movement. Since the system pressure control is based on the actual working pressures governed by the engine control, the entire control system is deprived of dynamics in the control, which requires a strong filtering of actual values. An advantage of the switching operation is that a comparatively good energy efficiency can be achieved.

Neben der beschriebenen Motorregelung kann auch ein sogenannter "4/3-Betrieb" vorgesehen sein. Bei diesem werden die Steuerkanten gleich angesteuert, was zu einer gleichen Ventilöffnung der Wegeventile führt. Dies führt zu dem Vorteil, dass ein übergeordneter Positions-(Geschwindigkeits-) und Druckregler (Kraft-, Momentregler) die Motorregelung übernimmt, der den beiden Steuerkanten somit denselben Vorgabewert ausgibt. Nachteilig ist, dass an beiden Steuerkanten eine identische Durchflussmenge einen identischen Druckabfall generiert, was in vielen Arbeitspunkten zu unnötigem Energieverbrauch führt, z.B. muss bei allen Lastrichtungen der Systemdruck den Lastdruck übersteigen. In addition to the described motor control, a so-called "4/3-operation" can also be provided. In this, the control edges are driven the same, which leads to an equal valve opening of the directional control valves. This leads to the advantage that a higher-level position (speed) and pressure regulator (force, torque controller) takes over the motor control, which thus outputs the same default value to the two control edges. The disadvantage is that an identical flow rate generates an identical pressure drop at both control edges, which leads to unnecessary energy consumption in many operating points, e.g. For all load directions, the system pressure must exceed the load pressure.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Ansteuerung eines rotierenden Verbrauchers vorzusehen, die die genannten Nachteile beseitigt. In contrast, the invention has for its object to provide a circuit for controlling a rotating consumer, which eliminates the disadvantages mentioned.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Schaltung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. The object is achieved with a circuit according to the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist eine Schaltung (hydraulische Windenregelung oder hydraulische Ansteuerung einer Windenschaltung mit Großmotoren) zur Ansteuerung eines oder mehrerer rotierenden zwei oder mehr Arbeitsanschlüssen aufweisenden Verbrauchers, insbesondere eines Hydromotors für eine hydraulische Winde, vorgesehen. Zum Verbinden eines jeweiligen Anschlusses des Verbrauchers mit einer Druckmittelquelle und mit einem Tank beziehungsweise einer Druckmittelsenke ist jeweils ein proportional verstellbares Wegeventil, insbesondere ein 3/2-Wege-Proportionalventil, vorgesehen. Über die Wegeventile kann der Verbraucher angesteuert werden. Des Weiteren sind die Wegeventile separat voneinander ansteuerbar (aufgelöste Steuerkanten). Zum Messen eines jeweiligen Ist-Arbeitsdrucks des jeweiligen Arbeitsanschlusses des Verbrauchers ist ein jeweiliger Drucksensor vorgesehen. Für einen von einer Hydromaschine (Versorgungspumpe) bereit gestellten Ist-Systemdruck ist ein weiterer Drucksensor vorgesehen. Des Weiteren hat die Schaltung einen Geschwindigkeitssensor oder Winkelsensor für eine Ist-Geschwindigkeit des Verbrauchers. Vorteilhafterweise ist eine Steuerelektronik beziehungsweise Regelelektronik vorgesehen, die in Abhängigkeit von eine gewünschten Last- und/oder Bewegungsrichtung des Verbrauchers und in Abhängigkeit einer Ist-Geschwindigkeit des Verbrauchers die Wegeventile und die Hydromaschine steuert. According to the invention a circuit (hydraulic winch control or hydraulic control of a winch with large engines) for controlling one or more rotating two or more working connections having consumer, in particular a hydraulic motor for a hydraulic winch provided. To the Connecting a respective terminal of the consumer with a pressure medium source and with a tank or a pressure medium sink is in each case a proportionally adjustable directional control valve, in particular a 3/2-way proportional valve provided. The consumer can be controlled via the directional control valves. Furthermore, the directional control valves can be controlled separately from each other (resolved control edges). For measuring a respective actual working pressure of the respective working port of the consumer, a respective pressure sensor is provided. For an actual system pressure provided by a hydraulic machine (supply pump), a further pressure sensor is provided. Furthermore, the circuit has a speed sensor or an angle sensor for an actual speed of the consumer. Advantageously, an electronic control system or control electronics is provided which controls the directional control valves and the hydraulic machine as a function of a desired load and / or direction of movement of the consumer and in dependence on an actual speed of the consumer.

Diese Lösung hat den Vorteil, dass bei bekannten Druck- und Lastverhältnissen rein rechnerisch benötigte Ventilöffnungen der Wegeventile ermittelt werden können, die für die gewünschte Bewegung des Hydromotors erforderlich sind. Durch die erfindungsgemäße Schaltung kann in Verbindung mit einer geeigneten elektronischen Ansteuerung ein ruckfreier Wechsel der Bewegungsrichtung durchgeführt werden (Senken, Bremsen, Stillstand, Beschleunigen, Heben), wie er beispielsweise für eine optimale Active-Heave-Kompensation (aktive Seegangskompensation) erforderlich ist. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung ist ein für alle Betriebsmodi energieeffizientes, optimiertes, einheitliches und kontinuierlich ohne interne Sprünge und Rampen arbeitendes Regelsystem geschaffen, bei dem gewünschte Druckdifferenzen an den Wegeventilen (Steuerkanten) vorgewählt und bis auf Null reduziert werden können, um die Verluste im System zu minimieren. Durch die Schaltung können die Druckdifferenzen an den Wegeventilen variabel verändert werden, um Enegieoptimierung und/oder Funktionen höherer Wertigkeit zu realisieren, wie beispielsweise die aktive Seegangskompensation. Des Weiteren ist somit eine hydraulische, mechanische oder elektronische Systemdruckregelung für hydraulische Winden geschaffen, deren Soll-Wertberechnung auf den tatsächlichen Druckverhältnissen im gesamten Hydrauliksystem aufbaut, statt nur auf dem Druck einer pumpenzugewandten Seite des Verbrauchers. Dafür können Ist-Werte von Lastdifferenzdruck und Tankdruck sowie die Vorgabewerte für gewünschte Differenzdruckwerte an die Steuerkanten herangezogen werden. Des Weiteren kann zusätzlich die Last- und Bewegungsrichtung berücksichtigt werden und damit ein für alle Betriebszustände gültiger Soll-Systemdruck berechnet werden. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung können die eingangs beschriebenen Betriebsarten zu einer gemeinsamen Betriebsart vereinigt werden, die die Vorteile von Umschaltbetrieb und 4/3-Betrieb miteinander verbindet. Hierzu kann eine neue Betriebsart definiert werden, die basierend auf dem bisherigen Betriebsarten das Energieeffizienzpotential des vorhandenen Hydrauliksystems ausschöpft sowie die erforderliche Performanz des Systems gewährleistet. This solution has the advantage that under known pressure and load conditions purely computationally required valve openings of the directional valves can be determined, which are required for the desired movement of the hydraulic motor. The circuit according to the invention, in conjunction with a suitable electronic control a smooth change of the direction of movement can be performed (lowering, braking, standstill, acceleration, lifting), as required for example for an optimal Active Heave compensation (active sea state compensation). The circuit according to the invention provides a control system which is energy-efficient, optimized, uniform and continuously operating without internal jumps and ramps for all operating modes, in which desired pressure differences at the directional control valves (control edges) can be preselected and reduced to zero in order to reduce the losses in the system minimize. By means of the circuit, the pressure differences at the directional control valves can be variably changed in order to realize energy optimization and / or higher-value functions, such as active sea state compensation. Furthermore, a hydraulic, mechanical or electronic system pressure control for hydraulic winches is thus created whose nominal value calculation is based on the actual pressure conditions in the entire hydraulic system, instead of only on the pressure of a pump-facing side of the consumer. Actual values of load differential pressure and tank pressure as well as the default values for desired differential pressure values at the control edges can be used for this purpose. Furthermore, the load and movement direction can additionally be taken into account and thus a setpoint system pressure valid for all operating states can be calculated. With the circuit according to the invention, the operating modes described above can be combined to form a common operating mode, which combines the advantages of switching operation and 4/3-operation with each other. For this purpose, a new mode can be defined, which exploits the energy efficiency potential of the existing hydraulic system based on the previous operating modes and ensures the required performance of the system.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung steuert die Steuerelektronik in Abhängigkeit einer Druckdifferenz der Ist-Arbeitsdrücke die Wegeventile, wodurch die korrekte Eingangsgröße, der Lastdifferenzdruck, ausgewertet wird, und somit von den absoluten Druckwerten abhängige Effekte eliminiert werden. In a further embodiment of the invention, the control electronics controls the directional valves as a function of a pressure difference of the actual working pressures, whereby the correct input variable, the load differential pressure, is evaluated, and thus effects dependent on the absolute pressure values are eliminated.

Vorzugsweise hat die Steuerelektronik eine Systemberechnungsvorrichtung (Signalaufbereitung). Diese kann in Abhängigkeit eines Soll-Systemdrucks und/oder eines Ist-Systemdrucks und/oder der Druckdifferenz und/oder der Bewegungsrichtung und/oder der Ist-Geschwindigkeit eine Soll-Ventilöffnung für ein jeweiliges Wegeventil und/oder eine Soll-Druckdifferenz für ein jeweiliges Wegeventil berechnen. Wird der Soll-Systemdruck anstelle des Ist-Systemdrucks berücksichtigt, so hat sich in der Praxis gezeigt, dass hierdurch eine stabilere Regelung ermöglich ist. Mit der Systemberechungsvorrichtung können alle Betriebszustände abgedeckt werden. Preferably, the control electronics has a system calculation device (signal conditioning). Depending on a desired system pressure and / or an actual system pressure and / or the pressure difference and / or the direction of movement and / or the actual speed, this can be a desired valve opening for a respective directional control valve and / or a desired pressure difference for a respective one Calculate directional valve. If the setpoint system pressure is taken into account instead of the actual system pressure, it has been shown in practice that a more stable control is possible as a result. With the system calculation device all operating conditions can be covered.

In weiterer Ausgestaltung kann zusätzlich ein Drucksensor für einen Ist-Tankdruck des Tanks vorgesehen sein, wobei die Steuerelektronik dann die Wegeventile in zusätzlicher Abhängigkeit vom Ist-Tankdruck steuern kann, was sich vorteilhaft auf die Genauigkeiten der berechneten Werte auswirkt. Des Weiten kann die Systemberechnungsvorrichtung bei der Berechnung der Soll-Ventilöffnung und/oder der Soll-Druckdifferenz den Ist-Tankdruck berücksichtigen, womit die Regelung verbessert wird. In a further embodiment, a pressure sensor for an actual tank pressure of the tank may be additionally provided, wherein the control electronics can then control the directional valves in additional dependence on the actual tank pressure, which has an advantageous effect on the accuracies of the calculated values. By far, the system calculation device may take into account the actual tank pressure in the calculation of the target valve opening and / or the target pressure difference, whereby the control is improved.

Mit der Systemberechnungsvorrichtung ist ermöglicht, dass eine Berechnung der tatsächlichen Systemdruckverhältnisse anhand des Lastdrucks, des Soll-Systemdrucks oder Ist-Systemdrucks, des Ist-Tankdrucks und der Last- und Bewegungsrichtung ermöglicht ist. Des Weiteren können durch die Systemberechnungsvorrichtung die benötigten, insbesondere vorgesteuerten, Soll-Ventilöffnungen berechnet werden. Des Weiteren ist bei der Systemberechnungsvorrichtung vorteilhaft, dass diese automatisch und abhängig von der aktuellen Bewegungs- und Lastrichtung des Hydromotors die benötigen individuellen Stellwerte der Wegeventile (Soll-Ventilöffnung, Soll-Druckdifferenz) und damit die Soll-Arbeitsdrücke an den Arbeitsanschlüssen der Hydromaschine berechnen kann. Es ist denkbar, die Stellwerte für die Wegeventile optional mit einer Ventilkennlinie zu beaufschlagen. Wie vorstehend bereits angeführt, kann entweder der Soll-Systemdruck oder Ist-Systemdruck für die Berechnung verwendet werden. Bei der Verwendung des Soll-Systemdrucks kann eine Erhöhung der Regeldynamik des Systems erfolgen, da keine gesonderte Filterung des Ist-Systemdrucks notwendig ist. Dies setzt voraus, dass das System so konfiguriert ist, dass eine Systemdruckregelung über eine geringstmögliche Regelabweichung verfügt. Die Verwendung des Ist-Systemdrucks hingegen würde zu einer exakteren Berechnung der, insbesondere vorgesteuerten, Soll-Ventilöffnungen für ein jeweiliges Wegeventil führen. The system calculation device enables a calculation of the actual system pressure ratios based on the load pressure, the target system pressure or actual system pressure, the actual tank pressure, and the load and movement directions. Furthermore, the required, in particular pilot-controlled, desired valve openings can be calculated by the system calculation device. Furthermore, it is advantageous in the system calculation device that it can calculate the required individual control values of the directional control valves (desired valve opening, desired pressure difference) automatically and depending on the current movement and load direction of the hydraulic motor and thus the desired working pressures at the working connections of the hydraulic machine , It is conceivable that the control values for the directional control valves are optionally available with a valve characteristic curve to act on. As previously stated, either the desired system pressure or actual system pressure may be used for the calculation. When using the target system pressure, an increase in the control dynamics of the system can take place, since no separate filtering of the actual system pressure is necessary. This assumes that the system is configured so that system pressure control has the least possible control deviation. The use of the actual system pressure, however, would lead to a more accurate calculation of the, in particular pilot-operated, desired valve openings for a respective directional control valve.

Vorteilhafterweise hat die Steuerelektronik eine, insbesondere aktive, Systemdruckregelung. Diese kann in Abhängigkeit des Ist-Systemdrucks und eines Soll-Systemdrucks den Systemdruck regeln. Die Systemdruckregelung weist vorzugsweise eine zu- und wegschaltbare Energieeffizienzoptimierung auf. Es ist denkbar, dass die Systemdruckregelung mechanisch, hydraulisch oder elektrisch auf einen eingestellten Soll-Systemdruck regelt. Advantageously, the control electronics have a, in particular active, system pressure control. This can regulate the system pressure depending on the actual system pressure and a setpoint system pressure. The system pressure control preferably has an energy efficiency optimization that can be switched on and off. It is conceivable that the system pressure control regulates mechanically, hydraulically or electrically to a set desired system pressure.

Vorzugsweise ist der Soll-Systemdruck von der Systemberechnungsvorrichtung für die Systemdruckregelung vorgebbar. Ferner kann die Regelung des Systemdrucks nicht mehr auf einem jeweiligen Ist-Arbeitsdruck basieren, der abhängig von der Bewegungsrichtung ist, und einem darauf addierten konstanten Wert, sondern es ist vorteilhafterweise ein minimal erforderlicher Soll-Systemdruck, insbesondere über die Systemberechnungsvorrichtung, berechnet, der in Abhängigkeit von der Druckdifferenz der Ist-Arbeitsdrücke und/oder dem Ist-Tankdruck und in Abhängigkeit von der Last- und Bewegungsrichtung ist. Hierdurch kann eine Abhängigkeit von den absoluten Ist-Arbeitsdrücken und einer zugehörigen Richtungsumschaltung und deren Detektion eliminiert werden und der Soll-Systemdruck wird stattdessen in Abhängigkeit der Druckdifferenz der Ist-Arbeitsdrücke mit variablem Vorzeichen gesetzt. Preferably, the desired system pressure can be predetermined by the system calculation device for system pressure regulation. Furthermore, the control of the system pressure can no longer be based on a respective actual working pressure, which is dependent on the direction of movement, and a constant value added thereto, but a minimum required setpoint system pressure, in particular via the system calculation device, is calculated Dependence on the pressure difference of the actual working pressures and / or the actual tank pressure and in dependence on the load and movement direction. As a result, a dependency on the absolute actual working pressures and an associated direction changeover and their detection can be eliminated, and the desired system pressure is instead set as a function of the pressure difference of the actual operating pressures with a variable sign.

Der minimale Soll-Systemdruck kann weiterhin derart modifiziert werden, dass die Regelungsgüte und Energieeffizienz optimiert sind. Die Modifizierung sieht vorzugsweise ein definiertes Überblenden des Soll-Systemdrucks bei einem Richtungswechsel der Bewegungsrichtung vor. Alternativ oder zusätzlich kann die Modifizierung eine gezielte Druckerhöhung in definierten Bereichen vorsehen, insbesondere im active-heave-control(AHC)-Regelbereich um einen Stillstandbereich oder anderen anwendungsindividuellen Bereichen. The minimum desired system pressure can be further modified such that the control quality and energy efficiency are optimized. The modification preferably provides for a defined cross-fading of the setpoint system pressure when the direction of movement changes. Alternatively or additionally, the modification may provide for a targeted pressure increase in defined areas, in particular in the active-heave-control (AHC) control area around a standstill area or other application-specific areas.

Die Systemdruckregelung kann funktional unabhängig von der Systemberechnungsvorrichtung (oder einer Motorregelung) sein. Vorteilhafterweise stellt dabei die Systemdruckregelung der Systemberechnungsvorrichtung (oder Motorregelung) ihre Soll- und Ist-Werte zur Weiterverarbeitung zur Verfügung. The system pressure control may be functionally independent of the system calculation device (or engine control). Advantageously, the system pressure control of the system calculation device (or motor control) provides its setpoint and actual values for further processing.

Mit Vorteil ist bei der Motorregelung eine Ablösungssteuerung (alternating control) vorgesehen. Diese kann in Abhängigkeit einer Kraft und einer Geschwindigkeit eines Verbrauchers einen Steuerwert ermitteln, der der Systemberechungsvorrichtung gemeldet wird. Bei der zentralen Größe beziehungsweise dem Steuerwert als Ausgang der Ablösungssteuerung kann es sich wahlweise um eine Geschwindigkeitsgröße (Volumenstrom-, Drehzahl-) oder Druckgröße (Kraft-Momentgröße) handeln, wobei dies vorteilhafterweise von der Belastung der Winde abhängt. Advantageously, in the engine control a separation control (alternating control) is provided. This can determine a control value, which is reported to the system calculation device, in dependence on a force and a speed of a consumer. The central variable or the control value as the output of the detachment control may optionally be a speed variable (volumetric flow, rotational speed) or pressure variable (force-moment variable), this advantageously depending on the load of the winch.

Vorzugsweise ist eine Geschwindigkeitssteuerung vorgesehen, die aus einer Soll-Geschwindigkeit des Verbrauchers und der Ist-Geschwindigkeit einen Geschwindigkeitswert bestimmt, der von der Systemberechungsvorrichtung zur Berechnung der Soll-Ventilöffnung und/oder der Soll-Druckdifferenz berücksichtigbar ist. Preferably, a speed control is provided, which determines a speed value from a setpoint speed of the load and the actual speed, which speed value can be taken into account by the system calculation device for calculating the setpoint valve opening and / or the setpoint pressure difference.

Des Weiteren kann eine Kraftsteuerung vorgesehen sein, die aus einer Soll-Kraft (Soll-Moment) und einer Ist-Kraft (Ist-Moment) der Verbraucher (der Last des Verbrauchers) einen Kraftwert bestimmt, der von der Systemberechnungsvorrichtung zur Berechnung der Soll-Ventilöffnung und/oder der Soll-Druckdifferenz berücksichtigbar ist. Furthermore, a force control may be provided, which determines from a setpoint force (desired moment) and an actual force (actual momentum) of the load (the load of the load) a force value which is used by the system calculation device to calculate the setpoint value. Valve opening and / or the desired pressure difference can be considered.

Vorzugsweise meldet die Kraftsteuerung ihren Kraftwert und die Geschwindigkeitssteuerung ihren Geschwindigkeitswert der Ablösungssteuerung, womit diese drei Steuerungen einen übergeordneten Regelkreis zur Positions-(Geschwindigkeits-) und Kraftregelung (Druck-, Momentregelung) ermöglichen. Somit ist eine übergeordnete Ablösungssteuerung für hydraulische Winden ermöglicht, die unabhängig von Bewegungs- und Lastrichtung eine einheitliche Reglerstruktur zur Verfügung stellt und alle Betriebsfälle und/oder -modi abdeckt und somit kontinuierlich ohne Umschaltungen und Überblendungen, insbesondere beim Nulldurchgang, arbeitet. Die Ablösungssteuerung ermittelt dann aus dem Kraftwert und dem Geschwindigkeitswert den Steuerwert, der der Systemberechnungsvorrichtung gemeldet werden kann. Preferably, the force controller reports its force value and the speed control their speed value of the detachment control, whereby these three controls allow a higher-level control loop for position (speed) and force control (pressure, torque control). Thus, a parent Ablösungssteuerung for hydraulic winches is possible, which provides a uniform controller structure regardless of movement and load direction and covers all operating cases and / or modes and thus continuously without switching and crossfading, especially at zero crossing works. The detachment controller then determines from the force value and the speed value the control value that can be reported to the system calculator.

Die übergeordnete Ablösungssteuerung arbeitet vorteilhafterweise durch ihren Bezug auf die Ist-Werte für Positions-(Geschwindigkeits-) und Kraftregelung (Druck-Momentregelung) und der Ausgabe des einheitlichen Steuerwerts (Stellgröße) mit durchgehend konstanten Parametern, die über den Regelbereich nicht angepasst werden müssen. The higher-level detachment control operates advantageously by their reference to the actual values for position (speed) and force control (pressure torque control) and the output of the uniform control value (manipulated variable) with continuous constant parameters that do not need to be adjusted over the control range.

Die übergeordnete Ablösungssteuerung stellt somit eine Positions- oder Geschwindigkeitsregelung (abhängig von Betriebsart), eine Druckregelung (Kraft-, Momentregelung), eine Minimaldruckregelung (Minimalkraft-, Minimalmomentregelung), Maximaldruckregelung (Maximalkraft-, Maximalmomentregelung), eine automatische Umschaltung zwischen den Regelungsarten (ablösende Regelung) und ein sprungfreies Umschalten zwischen den Regelungsarten, zum Beispiel durch dynamisches Vorbesetzen benötigter Reglerparameter und -ausgangsgrößen etc., zur Verfügung. The higher-level separation control thus provides a position or speed control (depending on the operating mode), a pressure control (Force, torque control), a minimum pressure control (minimum force, minimum torque control), maximum pressure control (maximum force, maximum torque control), an automatic changeover between the control modes (intermittent control) and a jump-free switching between the control modes, for example by dynamically presetting required control parameters and output sizes, etc., available.

Mit Vorteil ist für jeweiliges Wegeventil eine Ventilsteuerung (Druckregler) vorgesehen. Diese kann in Abhängigkeit der von der Systemberechnungsvorrichtung ermittelten Soll-Druckdifferenz oder Soll-Ventilöffnung und in Abhängigkeit einer Ist-Druckdifferenz (über das Wegeventil) und/oder eine Ist-Ventilöffnung das Wegeventil zusätzlich zu der berechneten Ventil-Sollöffnung steuern. Somit ist nach der Systemberechnungsvorrichtung für ein jeweiliges Wegeventil eine zusätzliche Ventilsteuerung zusätzlich zu der bereits berechneten Ventil-Sollöffnung vorgesehen. Diese kann dann zusätzlich die Ist-Arbeitsdrücke auf die von der Systemberechnungsvorrichtung vorgegebenen Soll-Arbeitsdrücke regeln. Dies führt vorteilhafterweise zu Verbesserungen im Regelverhalten, wenn beispielsweise verwendete hydraulische Kennlinien der Wegeventile ungenau sind. Mit der Aktivierung dieser nachgelagerten Ventilsteuerung können die von der Systemberechnungsvorrichtung berechneten und als Vorsteuerung verwendeten Stellwerte korrigiert werden, um die gewünschten Druckverhältnisse zu erreichen. Advantageously, a valve control (pressure regulator) is provided for each directional control valve. This can control the directional control valve in addition to the calculated desired valve opening as a function of the desired pressure difference or desired valve opening determined by the system calculation device and depending on an actual pressure difference (via the directional control valve) and / or an actual valve opening. Thus, according to the system calculation device for a respective directional control valve, an additional valve control is provided in addition to the already calculated valve target opening. This can then additionally regulate the actual working pressures to the predetermined working pressures set by the system calculating device. This advantageously leads to improvements in the control behavior, for example, if used hydraulic characteristics of the directional control valves are inaccurate. With the activation of this downstream valve control, the control values calculated by the system calculation device and used as pilot control can be corrected to achieve the desired pressure ratios.

Die Wegeventile sind beispielsweise direkt gesteuert oder vorgesteuert. Eine Vorsteuerung (Pilotventil) eines jeweiligen Wegeventils ist vorzugsweise in Abhängigkeit von einer Ist-Schieberstellung und einer Soll-Schieberstellung eines Ventilschiebers eines jeweiligen Wegeventils gesteuert. The directional control valves are for example directly controlled or pilot operated. A pilot control (pilot valve) of a respective directional control valve is preferably controlled as a function of an actual slide position and a desired slide position of a valve slide of a respective directional control valve.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Wegeventile und die den Systemdruck bereitstellende Hydropumpe elektronisch angesteuert. In a further embodiment of the invention, the directional valves and the system pressure providing hydraulic pump are electronically controlled.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche. Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to drawings. Show it:

1 in einer schematischen Darstellung die Schaltung gemäß einer Ausführungsform, 1 in a schematic representation of the circuit according to an embodiment,

2 in einer Blockdarstellung die erfindungsgemäße Schaltung und 2 in a block diagram, the circuit according to the invention and

3 in einer weiteren Blockdarstellung die erfindungsgemäße Schaltung. 3 in a further block diagram, the circuit according to the invention.

Gemäß 1 ist eine Schaltung 1 vorgesehen, die zur Ansteuerung eines rotierenden Verbrauchers in Form eines Hydromotors 2 dient. Dieser hat einen ersten Anschluss A und einen zweiten Anschluss B (Arbeitsanschlüsse A, B). Über den Hydromotor 2 wird eine nicht dargestellte Winde angetrieben, die beispielsweise für den Hochseeeinsatz vorgesehen ist. According to 1 is a circuit 1 provided for controlling a rotating consumer in the form of a hydraulic motor 2 serves. This has a first port A and a second port B (working ports A, B). About the hydraulic motor 2 a wind, not shown, is provided, which is provided for example for offshore use.

Der Anschluss A ist über eine Arbeitsleitung 4 mit einem ersten Wegeventil 6 verbunden. Über eine Arbeitsleitung 8 ist der Anschluss B mit einem zweiten Wegeventil 10 verbunden. Die Arbeitsleitungen 4 und 8 sind dabei an das jeweilige Wegeventil 6 beziehungsweise 10 über einen Arbeitsanschluss C angeschlossen. Ein jeweiliges Wegeventil 6 und 10 weist des Weiteren einen Druckanschluss P und einen Tankanschluss T auf. Die Druckanschlüsse P sind gemeinsam an eine Hydropumpe 12 (Versorgungspumpe) jeweils über eine Pumpenleitung 14, 16 angeschlossen. Über den Tankanschluss T sind die Wegeventile 6 und 10 gemeinsam jeweils über eine Tankleitung 18 beziehungsweise 20 an einen Tank 22 angeschlossen. Die Hydropumpe 12 kann Druckmittel vom Tank 22 in die Pumpenleitungen 14, 16 fördern. The connection A is via a working line 4 with a first directional valve 6 connected. About a work management 8th is port B with a second directional control valve 10 connected. The work lines 4 and 8th are doing to the respective directional control valve 6 respectively 10 connected via a working connection C. A respective directional valve 6 and 10 further includes a pressure port P and a tank port T. The pressure ports P are common to a hydraulic pump 12 (Supply pump) each via a pump line 14 . 16 connected. About the tank connection T are the directional control valves 6 and 10 together via a tank line 18 respectively 20 to a tank 22 connected. The hydraulic pump 12 can pressure fluid from the tank 22 into the pump lines 14 . 16 promote.

Ein jeweiliges Wegeventil 6, und 10 ist als proportional verstellbares 3/2-Wegeventil ausgestaltet. In einer ersten Schaltstellung a eines Ventilschiebers ist dabei der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss C verbunden und der Tankanschluss T abgesperrt. In Richtung von zweiten Schaltstellungen b ist der Arbeitsanschluss C mit dem Tankschluss T verbunden und der Druckanschluss P abgesperrt. Der Ventilschieber eines jeweiligen Wegeventils 6 und 10 ist dabei über Aktoren 24 elektromagnetisch (wahlweise auch hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch) betätigbar. A respective directional valve 6 , and 10 is designed as a proportionally adjustable 3/2-way valve. In a first switching position a of a valve slide while the pressure port P is connected to the working port C and the tank port T shut off. In the direction of the second switching positions b, the working port C is connected to the tank port T and the pressure port P is shut off. The valve spool of a respective directional control valve 6 and 10 is about actuators 24 Electromagnetically (optionally also hydraulically, pneumatically or mechanically) actuated.

Ein Ist-Arbeitsdruck der Arbeitsleitung 4 ist über einen Drucksensor 26 und ein Ist-Arbeitsdruck in der Arbeitsleitung 8 über einen Drucksensor 28 erfassbar. Zum Erfassen eines Ist-Systemdrucks ausgangsseitig der Hydropumpe 12 in den Pumpenleitungen 14, 16 ist ein Drucksensor 30 vorgesehen. Für die Erfassung eines Ist-Tankdrucks in den Tankleitungen 18, 20 ist ein Drucksensor 32 vorgesehen. Des Weiteren ist ein Geschwindigkeitssensor (oder Drehgeber) 33 zum Erfassen einer Drehzahl und Drehrichtung des Hydromotors 2 angeordnet. An actual working pressure of the work management 4 is via a pressure sensor 26 and an actual working pressure in the work line 8th via a pressure sensor 28 detectable. For detecting an actual system pressure on the output side of the hydraulic pump 12 in the pump lines 14 . 16 is a pressure sensor 30 intended. For recording an actual tank pressure in the tank lines 18 . 20 is a pressure sensor 32 intended. Furthermore, a speed sensor (or encoder) 33 for detecting a rotational speed and direction of rotation of the hydraulic motor 2 arranged.

Zum Heben 34 der Winde, was durch einen Pfeil gekennzeichnet ist, wird bei entsprechend geöffneten Wegeventilen 6, 10 Druckmittel von der Hydropumpe 12 zum Anschluss A des Hydromotors 2 gefördert und entsprechend vom Anschluss B zum Tank 22 entlassen. Zum Senken 36 der Winde, was ebenfalls durch einen Pfeil gekennzeichnet ist, wird dagegen Druckmittel durch die entsprechend geöffneten Wegeventile 6, 10 von der Hydropumpe 12 zum Anschluss B des Hydromotors 2 gefördert, und vom Anschluss A zum Tank 22 entlastet. To lift 34 the winch, which is indicated by an arrow, is at appropriately open directional valves 6 . 10 Pressure medium from the hydraulic pump 12 to port A of the hydraulic motor 2 promoted and accordingly from port B to the tank 22 dismiss. To sink 36 the winch, which is also indicated by an arrow, on the other hand pressure medium through the corresponding open way valves 6 . 10 from the hydraulic pump 12 to port B of the hydraulic motor 2 promoted, and from port A to the tank 22 relieved.

Über eine Steuerelektronik 38, die in 1 schematisch dargestellt ist, ist die Schaltung 1 gesteuert. Via a control electronics 38 , in the 1 is shown schematically, the circuit 1 controlled.

Gemäß 2 hat die Steuerelektronik eine übergeordnete Regelung 40 mit einer Ablösungssteuerung 42 (ablösende Regelung). Die Ablösungssteuerung 42 ist mit einer Kraftsteuerung 44 (Momentregelung) und einer Geschwindigkeitssteuerung 46 (Geschwindigkeitsregelung) verbunden. Die Kraftsteuerung 44 meldet dabei einen Kraftwert 48 und die Geschwindigkeitssteuerung 46 einen Geschwindigkeitswert 50 an die Ablösungssteuerung 42. Diese meldet dann einen Steuerwert 52 an eine Systemberechnungsvorrichtung 54 (Signalaufbereitung), der entweder abhängig vom Kraftwert 48 oder abhängig vom Geschwindigkeitswert 50 ist. Somit kann beispielsweise bei Bedarf für die Systemberechnungsvorrichtung nicht der Geschwindigkeitswert 50, sondern der Kraftwert 48 berücksichtigt werden, wenn beispielsweise eine maximal zulässige Kraft für die Winde erreicht ist. Ist diese Kraft nicht erreicht, so kann mit dem Geschwindigkeitswert 50 verfahren werden. Die Systemberechnungsvorrichtung 54 wiederum berechnet eine Soll-Ventilöffnung 56 und eine Soll-Druckdifferenz 58 für eine erste Ventilsteuerung 60 für das erste Wegeventil 6 (Druckregelung) und eine Soll-Ventilöffnung 62 und eine Soll-Druckdifferenz 64 für eine zweite Ventilsteuerung 66 (Druckregelung) für das zweite Wegeventil 10 aus 1. According to 2 the control electronics has a higher-level regulation 40 with a detachment control 42 (replacement scheme). The detachment control 42 is with a force control 44 (Torque control) and a speed control 46 (Speed control) connected. The force control 44 reports a force value 48 and the speed control 46 a speed value 50 to the detachment control 42 , This then reports a control value 52 to a system calculation device 54 (Signal conditioning), which depends either on the force value 48 or depending on the speed value 50 is. Thus, for example, if needed for the system calculation device, the speed value may not 50 but the force value 48 taken into account, for example, when a maximum permissible force for the winch is reached. If this force is not reached, then the speed value 50 be moved. The system calculation device 54 in turn calculates a desired valve opening 56 and a desired pressure difference 58 for a first valve control 60 for the first directional valve 6 (Pressure control) and a target valve opening 62 and a desired pressure difference 64 for a second valve control 66 (Pressure control) for the second directional valve 10 out 1 ,

Die übergeordnete Regelung 40 für die hydraulische Winde weist somit eine ablösende Geschwindigkeitssteuerung 46 (Positions-, Geschwindigkeits- oder Volumenstromregelung) und eine Kraftsteuerung 44 (Kraft-, Momentregelung) auf. Der übergeordnete Regler 40 stellt dann unabhängig von Bewegungs- und Lastrichtung eine einheitliche Reglerstruktur zur Verfügung, die alle Betriebsfälle und -modi abdeckt und somit kontinuierlich ohne Umschaltungen und Überblendungen, insbesondere bei einem Nulldurchgang des Hydromotors 2 aus 1, arbeitet. Die Regelung 40 kann dabei auch mit von der Höhe der Eingangswerte unabhängigen und damit für den gesamten Betriebsbereich konstanten Parametern arbeiten, während zur Optimierung des herkömmlichen Systems aufgrund des Umschaltens der Arbeitsbereiche verschiedene Parametersätze notwendig sind. Die Regelung 40 verfügt weiter über eine Ausgangsgröße 52 (Eingangswerte 48, 50) für alle nachfolgenden Berechnungen. The overriding regulation 40 for the hydraulic winch thus has a detaching speed control 46 (Position, velocity or flow control) and a force control 44 (Force, torque control) on. The higher-level controller 40 then provides independent of movement and load direction a uniform controller structure available that covers all operating cases and modes and thus continuously without switching and crossfading, especially at a zero crossing of the hydraulic motor 2 out 1 , is working. The regulation 40 In this case, it is also possible to work with parameters which are independent of the level of the input values and thus constant for the entire operating range, while different parameter sets are necessary for optimizing the conventional system due to the switching of the operating ranges. The regulation 40 also has an output size 52 (Input values 48 . 50 ) for all subsequent calculations.

Die Regelung 40 kann in allen Betriebsmodi und -zuständen eine ablösende Kraftsteuerung 44 und Geschwindigkeitssteuerung 46 zur Verfügung stellen, die in ihren Übergangsbereichen sprungfrei und frei von Überblendungen weiter arbeitet. The regulation 40 can in all operating modes and states a detaching force control 44 and speed control 46 make available, which works in their transition areas without jumps and free of crossfades on.

Die Systemberechnungsvorrichtung 54 kann anhand der Last, des Soll-Systemdrucks oder Ist-Systemdrucks, des Ist-Tankdrucks, der Last- und der Bewegungsrichtung automatisch die tatsächlichen Druckverhältnisse im System berechnen. Mit diesen und dem vorgewählten Wunsch-Differenzdrücken für die Wegeventile 6, 10 aus 1 beziehungsweise deren Verhältnisse zueinander kann die Signalaufbereitung die Ausgangsgröße (Steuerwert 52) des übergeordneten Reglers 40 an die einzelnen Ventilsteuerungen 60, 62 aufteilen. Die Systemberechnungsvorrichtung 54 kann weiter die für die Ventilsteuerungen 60, 66 aufgeteilte Ausgangsgröße (Steuerwert 52) des übergeordneten Reglers 40 in einen Ventilstellwert umrechnen sowie die Ist-Arbeitsdrücke an den Anschlüssen A, B des Hydromotors 2 aus 1 berechnen. Zusätzlich können die Ventilstellwerte optional mit einer Ventilkennlinie versehen sein. The system calculation device 54 can automatically calculate the actual pressure conditions in the system based on the load, the target system pressure or actual system pressure, the actual tank pressure, the load and the direction of movement. With these and the preselected wish differential pressures for the directional valves 6 . 10 out 1 or their relationships to each other, the signal conditioning the output variable (control value 52 ) of the higher-level controller 40 to the individual valve controls 60 . 62 split. The system calculation device 54 can continue for the valve controls 60 . 66 split output (control value 52 ) of the higher-level controller 40 convert into a valve control value and the actual working pressures at the terminals A, B of the hydraulic motor 2 out 1 to calculate. In addition, the valve control values can optionally be provided with a valve characteristic.

Eine jeweilige Ventilsteuerung 60, 66 kann die Ist-Arbeitsdrücke an den Anschlüssen A, B des Hydromotors 2 auf die von der Systemberechnungsvorrichtung 54 vorgegebene Soll-Druckdifferenz 58, 64 korrigieren und nachregeln. Es ist denkbar, die Ventilsteuerungen 60, 66 je nach Bedarf jederzeit variabel zu aktivieren und zu deaktivieren. A respective valve control 60 . 66 can the actual working pressures at the connections A, B of the hydraulic motor 2 to those from the system calculator 54 predetermined desired pressure difference 58 . 64 correct and readjust. It is conceivable, the valve controls 60 . 66 to be activated and deactivated as required at any time.

Gemäß 3 sind die Kraftsteuerung 44, die Geschwindigkeitssteuerung 46 und die Ablösungssteuerung 42 gezeigt. Der Kraftsteuerung 44 wird hierbei eine Soll-Kraft 68 beziehungsweise ein Soll-Drehmoment und eine Ist-Kraft 70 beziehungsweise ein Ist-Drehmoment des Hydromotors 2 zugeführt. Der Geschwindigkeitssteuerung 46 wird dann eine Soll-Geschwindigkeit 72 und eine Ist-Geschwindigkeit 74 zugeführt. Der Kraftwert 48 und der Geschwindigkeitswert 50 werden dann der Ablösungssteuerung 42 zugeführt. Diese wiederum führt den Steuerwert 52 der Systemberechnungsvorrichtung 54 zu. Weitere Eingangsgrößen für die Systemberechnungsvorrichtung 54 sind ein Ist-Systemdruck 76, eine Ist-Druckdifferenz 78, die Ist-Arbeitsdrücke der Anschlüsse A, B aus 1, ein Ist-Tankdruck 80, ein Mode 82 und eine Bewegungsrichtung 84. Der Mode 82 gibt vor ob ein herkömmliches Verfahren verwendet wird oder ein Verfahren nach Gegenstand dieses Patentanspruchs, die Bewegungsrichtung 84 gibt dann vor, ob die Hydromotor 2 beschleunigt oder verzögert und ob ein Heben oder Senken vorgesehen ist beziehungsweise erfolgt. Die Bewegungsrichtung 84 kann hierbei aus der Soll-Geschwindigkeit 72 oder Ist-Geschwindigkeit 74 bestimmt werden. Die Systemberechnungsvorrichtung 54 berechnet dann einen Soll-Systemdruck 86, der einer Systemdruckregelung 88 zugeführt wird. Es ist denkbar, als weitere Eingangsgröße für die Systemdruckregelung 88 den Ist-Systemdruck 76 zuzuführen. Eine Ausgangsgröße der Systemdruckregelung 88 ist ein Steuerwert 90. According to 3 are the force control 44 , the speed control 46 and the detachment control 42 shown. The force control 44 becomes a desired force 68 or a desired torque and an actual force 70 or an actual torque of the hydraulic motor 2 fed. The speed control 46 then becomes a target speed 72 and an actual speed 74 fed. The force value 48 and the speed value 50 then become the detachment control 42 fed. This in turn leads the tax value 52 the system calculation device 54 to. Further input variables for the system calculation device 54 are an actual system pressure 76 , an actual pressure difference 78 , the actual working pressures of ports A, B off 1 , an actual tank pressure 80 , a fashion 82 and a direction of movement 84 , The fashion 82 indicates whether a conventional method is used or a method according to the subject of this claim, the direction of movement 84 then specifies whether the hydraulic motor 2 accelerated or decelerated and whether a lifting or lowering is provided or takes place. The direction of movement 84 can in this case from the target speed 72 or actual speed 74 be determined. The system calculation device 54 then calculates a target system pressure 86 , of a system pressure control 88 is supplied. It is conceivable as another input variable for the system pressure control 88 the actual system pressure 76 supply. An output of the system pressure control 88 is a tax value 90 ,

Bei der Systemdruckregelung 88 kann es sich um eine hydraulische, mechanische oder elektronische Systemdruckregelung handeln. Deren Sollwertberechnung in 54 kann auf den tatsächlichen Druckverhältnissen im gesamten Hydrauliksystem aufbauen, statt nur auf dem Druck der pumpenzugewandten Seite der Hydromaschine 2. Dafür können die Druckdifferenz 78 und der Ist-Tankdruck 80 sowie die Vorgabewerte für die gewünschten Soll-Druckdifferenzen 58, 64 heranzogen werden. Zusätzlich kann die Systemdruckregelung auch die Last- und Bewegungsrichtung der Hydromaschine 2 berücksichtigen und damit ein für alle Betriebszustände gültigen minimalen Soll-Systemdruck berechnen. Zusätzlich kann der berechnete minimale Soll-Systemdruck weiter modifiziert werden, um ihn an erweiterte Anforderungen anzupassen, wie beispielsweise an eine Druckerhöhung in einem spezifischen Betriebsbereich oder an ein Überblenden im Wechselbereich der Bewegungsrichtung. Denkbar ist auch, die Sollwertberechnung zu deaktivieren, um neben einem energieeffizienten Betrieb auch einen leistungsoptimierten Betrieb mit hohem modifiziertem Soll-Systemdruck zu realisieren. Ferner kann über die Systemdruckregelung 88 im Falle der Reduktion der gewünschten Soll-Druckdifferenzen 58, 64 bis auf Null, die Geschwindigkeit der Hydromaschine 2 geregelt werden. Im Falle von mehreren Hydromaschinen bei der Schaltung 1 kann der Soll-Systemdruck so modifiziert werden, dass für das Gesamtsystem ein energieoptimierter minimaler Systemdruck generiert wird. For system pressure control 88 it can be a hydraulic, mechanical or electronic system pressure control. Their setpoint calculation in 54 can build on the actual pressure conditions throughout the hydraulic system, rather than just the pressure of the pump-facing side of the hydraulic machine 2 , For that, the pressure difference 78 and the actual tank pressure 80 and the default values for the desired desired pressure differences 58 . 64 be brought in. In addition, the system pressure control can also control the load and direction of the hydraulic machine 2 take into account and thus calculate a minimum nominal system pressure valid for all operating states. In addition, the calculated minimum setpoint system pressure may be further modified to accommodate extended requirements, such as increasing pressure in a specific operating range or blending in the alternate direction of travel direction. It is also conceivable to deactivate the setpoint calculation in order to realize not only energy-efficient operation but also performance-optimized operation with a high modified setpoint system pressure. Furthermore, via the system pressure control 88 in the case of reduction of the desired desired pressure differences 58 . 64 down to zero, the speed of the hydraulic machine 2 be managed. In the case of several hydraulic machines in the circuit 1 For example, the target system pressure can be modified to generate an energy-optimized minimum system pressure for the entire system.

Des Weiteren sind in 3 ausgangsseitig der Systemberechnungsvorrichtung 54 die Soll-Ventilöffnung 56 und die Soll-Druckdifferenz 58 und die Soll-Ventilöffnung 62 und die Soll-Druckdifferenz 64 gezeigt, die entsprechend der 2 für die Ventilsteuerung 60 beziehungsweise 66 vorgesehen sind. Als Eingangsgröße für die Ventilsteuerung 60 sind des Weiteren eine Ist-Ventilöffnung 92 und eine Ist-Druckdifferenz 94 vorgesehen. Für die andere Ventilsteuerung 66 sind ebenfalls eine Ist-Ventilöffnung 96 und eine Ist-Druckdifferenz 98 vorgesehen. Ausgangsseitig ist bei der Ventilsteuerung 60 ein Steuerwert 100 und bei der Ventilsteuerung 66 ein Steuerwert 102 zur Ansteuerung der Wegeventile 6 und 8 vorgesehen. Furthermore, in 3 on the output side of the system calculation device 54 the desired valve opening 56 and the desired pressure difference 58 and the desired valve opening 62 and the desired pressure difference 64 shown according to the 2 for the valve control 60 respectively 66 are provided. As input for the valve control 60 are further an actual valve opening 92 and an actual pressure difference 94 intended. For the other valve control 66 are also an actual valve opening 96 and an actual pressure difference 98 intended. The output side is in the valve control 60 a tax value 100 and in the valve control 66 a tax value 102 for controlling the directional control valves 6 and 8th intended.

Offenbart ist eine Schaltung zur Ansteuerung eines oder mehrerer hydraulischer Verbraucher. Der/die hydraulischen Verbraucher sind an ihren Anschlüssen mit für jede Bewegungsrichtung separat ansteuerbaren proportional verstellbaren Wegeventilen angesteuert. Die Wegeventile und eine Hydropumpe, die einen Systemdruck bereitstellt, werden elektronisch, mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch angesteuert. In Abhängigkeit von der gewünschten Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit steuert eine Steuer- beziehungsweise Regelelektronik die Wegeventile und die Hydropumpe an. Hierdurch können bei bekannten Druck- und Lastverhältnissen rein rechnerisch die benötigen Ventilöffnungen ermittelt werden, die für die gewünschte Bewegung erforderlich sind. Disclosed is a circuit for controlling one or more hydraulic consumers. The hydraulic consumers are actuated at their connections with proportionally adjustable directional control valves which can be controlled separately for each direction of movement. The directional control valves and a hydraulic pump providing system pressure are controlled electronically, mechanically, hydraulically or pneumatically. Depending on the desired direction of movement and speed controls or control electronics to the directional control valves and the hydraulic pump. As a result, in known pressure and load conditions, the required valve openings can be determined purely mathematically, which are required for the desired movement.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Schaltung circuit
2 2
Hydromotor hydraulic motor
4 4
Arbeitsleitung working line
6 6
erstes Wegeventil first way valve
8 8th
Arbeitsleitung working line
10 10
zweites Wegeventil second way valve
12 12
Hydropumpe hydraulic pump
14 14
Pumpenleitung pump line
16 16
Pumpenleitung pump line
18 18
Tankleitung tank line
20 20
Tankleitung tank line
22 22
Tank tank
24 24
Aktor actuator
26 26
Drucksensor pressure sensor
28 28
Drucksensor pressure sensor
30 30
Drucksensor pressure sensor
32 32
Drucksensor pressure sensor
33 33
Geschwindigkeitssensor speed sensor
34 34
Heben To lift
36 36
Senken Reduce
38 38
Steuerelektronik control electronics
40 40
übergeordnete Regelung higher-level regulation
42 42
Ablösungssteuerung separation control
44 44
Kraftsteuerung force control
46 46
Geschwindigkeitsteuerung speed control
48 48
Kraftstellwert Force control value
50 50
Geschwindigkeitsstellwert Speed control value
52 52
Stellwert control value
54 54
Systemberechnungsvorrichtung System calculator
56 56
Soll-Ventilöffnung Target valve opening
58 58
Soll-Druckdifferenz Target pressure difference
60 60
Ventilsteuerung valve control
62 62
Soll-Ventilöffnung Target valve opening
64 64
Soll-Druckdifferenz Target pressure difference
66 66
Ventilsteuerung valve control
68 68
Soll-Kraft Target force
70 70
Ist-Kraft Actual force
72 72
Soll-Geschwindigkeit Target speed
74 74
Ist-Geschwindigkeit Is speed
76 76
Ist-Systemdruck If system pressure
78 78
Druckdifferenz pressure difference
80 80
Ist-Tankdruck Actual tank pressure
82 82
Mode Fashion
84 84
Bewegungsrichtung movement direction
86 86
Soll-Systemdruck Target system pressure
88 88
Systemdruckregelung System pressure control
90 90
Stellwert control value
92 92
Ist-Ventilöffnung Actual valve opening
94 94
Ist-Druckdifferenz Actual pressure difference
96 96
Ist-Ventilöffnung Actual valve opening
98 98
Ist-Druckdifferenz Actual pressure difference
100 100
Stellwert control value
102 102
Stellwert control value
A, B A, B
Anschluss connection
C C
Arbeitsanschluss working port
P P
Druckanschluss pressure connection
T T
Tankanschluss tank connection
a a
erste Schaltstellungen first switching positions
b b
zweite Schaltstellungen second switch positions

Claims (16)

Schaltung zur Ansteuerung eines oder mehrerer Verbraucher (2), die jeweils zwei oder mehr Anschlüsse (A, B etc.) aufweisen, wobei für einen jeweiligen Anschluss (A, B etc.) ein proportional verstellbares Wegeventil (6, 10) zum Ansteuern des Verbrauchers (2) vorgesehen ist, die separat voneinander ansteuerbar sind, und wobei Drucksensoren (26, 28) für Ist-Arbeitsdrücke des Verbrauchers (2) und ein Drucksensor (30) für einen von einer Hydromaschine (12) bereit gestellten Ist-Systemdruck (76) vorgesehen sind, und wobei ein Geschwindigkeitssensor (33) für eine Ist-Geschwindigkeit (74) des Verbrauchers (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerelektronik (38) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von einer gewünschten Bewegungsrichtung des Verbrauches (2) und in Abhängigkeit einer Ist-Geschwindigkeit (74) des Verbrauchers (2) die Wegeventile (6, 10) und die Hydromaschine (12) steuert. Circuit for controlling one or more consumers ( 2 ), each having two or more ports (A, B, etc.), wherein for a respective port (A, B, etc.), a proportionally adjustable directional control valve ( 6 . 10 ) for driving the consumer ( 2 ) is provided, which are controllable separately from each other, and wherein pressure sensors ( 26 . 28 ) for actual working pressures of the consumer ( 2 ) and a pressure sensor ( 30 ) for one of a hydraulic machine ( 12 ) provided actual system pressure ( 76 ), and wherein a speed sensor ( 33 ) for an actual speed ( 74 ) of the consumer ( 2 ) is provided, characterized in that a control electronics ( 38 ) is provided, which depends on a desired direction of movement of the consumption ( 2 ) and depending on an actual speed ( 74 ) of the consumer ( 2 ) the directional valves ( 6 . 10 ) and the hydraulic machine ( 12 ) controls. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Steuerelektronik (38) in Abhängigkeit einer Druckdifferenz (78) der Ist-Arbeitsdrücke die Wegeventile (6, 10) steuert. Circuit according to Claim 1, in which the control electronics ( 38 ) as a function of a pressure difference ( 78 ) the actual working pressures the directional valves ( 6 . 10 ) controls. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerelektronik (38) eine Systemberechnungsvorrichtung (54) aufweist, die in Abhängigkeit eines Soll-Systemdrucks (86) oder des Ist-Systemdrucks (76) und der Druckdifferenz (78) und der Bewegungsrichtung (84) eine Soll-Ventilöffnung (56, 62) für ein jeweiliges Wegeventil (6, 10) und/oder eine Soll-Druckdifferenz (58, 64) für ein jeweiliges Wegeventil (6, 10) berechnet. A circuit according to claim 1 or 2, wherein the control electronics ( 38 ) a system calculation device ( 54 ), which in dependence of a desired system pressure ( 86 ) or the actual system pressure ( 76 ) and the pressure difference ( 78 ) and the direction of movement ( 84 ) a desired valve opening ( 56 . 62 ) for a respective directional control valve ( 6 . 10 ) and / or a desired pressure difference ( 58 . 64 ) for a respective directional control valve ( 6 . 10 ). Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis, 3, wobei ein Drucksensor (32) für einen Ist-Tankdruck (80) vorgesehen ist und die Steuerelektronik die Wegeventile (6, 10) in Abhängigkeit vom Ist-Tankdruck (80) steuert. Circuit according to one of claims 1 to 3, wherein a pressure sensor ( 32 ) for an actual tank pressure ( 80 ) is provided and the control electronics, the directional control valves ( 6 . 10 ) depending on the actual tank pressure ( 80 ) controls. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Systemberechnungsvorrichtung (54) bei der Berechnung der Soll-Ventilöffnung (56, 62) und/oder der Soll-Druckdifferenz (58, 64) den Ist-Tankdruck (80) berücksichtigt. A circuit according to claim 3 or 4, wherein said system calculation device ( 54 ) in the calculation of the desired valve opening ( 56 . 62 ) and / or the desired pressure difference ( 58 . 64 ) the actual tank pressure ( 80 ) considered. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerelektronik (38) eine Systemdruckregelung (88) aufweist, die in Abhängigkeit des Ist-Systemdrucks (76) und eines Soll-Systemdrucks (86) den Ist-Systemdruck regelt. Circuit according to one of the preceding claims, wherein the control electronics ( 38 ) a system pressure control ( 88 ), which depends on the actual system pressure ( 76 ) and a desired system pressure ( 86 ) regulates the actual system pressure. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei eine Ablösungssteuerung (42) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit einer Kraft und einer Geschwindigkeit des Verbrauches (2) einen Steuerwert (52) ermittelt, der der Systemberechnungsvorrichtung (54) gemeldet ist. Circuit according to one of claims 4 to 6, wherein a detachment control ( 42 ), which depends on a force and a speed of consumption ( 2 ) a control value ( 52 ) determined by the system computation device ( 54 ) is reported. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei eine Geschwindigkeitssteuerung (46) vorgesehen ist, die aus einer Soll-Geschwindigkeit (72) des Verbrauchers (2) und der Ist-Geschwindigkeit (74) des Verbrauchers (2) einen Geschwindigkeitsstellwert (50) bestimmt, der von der Systemberechnungsvorrichtung (54) zur Berechnung der Soll-Ventilöffnung (54, 56) und/oder der Soll-Druckdifferenz (58, 64) berücksichtigbar ist. Circuit according to one of claims 4 to 7, wherein a speed control ( 46 ) is provided from a target speed ( 72 ) of the consumer ( 2 ) and the actual speed ( 74 ) of the consumer ( 2 ) a speed control value ( 50 ) determined by the system calculator ( 54 ) for calculating the desired valve opening ( 54 . 56 ) and / or the desired pressure difference ( 58 . 64 ) is considered. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei eine Kraftsteuerung (44) vorgesehen ist, die aus einer Soll-Kraft und einer Ist-Kraft (70) des Verbrauchers (2) einen Kraftstellwert (48) bestimmt, der von der Systemberechnungsvorrichtung (54) zur Berechnung der Soll-Ventilöffnung (56) und/oder der Soll-Druckdifferenz (58, 64) berücksichtigbar ist. Circuit according to one of claims 4 to 8, wherein a force control ( 44 ) is provided, which consists of a desired force and an actual force ( 70 ) of the consumer ( 2 ) a force control value ( 48 ) determined by the system calculator ( 54 ) for calculating the desired valve opening ( 56 ) and / or the desired pressure difference ( 58 . 64 ) is considered. Schaltung nach Anspruch 9, wobei die Kraftsteuerung (44) ihren Kraftstellwert (48) und die Geschwindigkeitssteuerung (46) ihren Geschwindigkeitsstellwert (50) der Ablösungssteuerung (42) meldet, die aus dem Kraftstellwert (48) und dem Geschwindigkeitsstellwert (50) den Stellwert (52) ermittelt, der der Systemberechnungsvorrichtung (54) gemeldet ist. A circuit according to claim 9, wherein the force control ( 44 ) their power control value ( 48 ) and the speed control ( 46 ) its speed control value ( 50 ) of the detachment control ( 42 ) from the force control value ( 48 ) and the speed control value ( 50 ) the control value ( 52 ) determined by the system computation device ( 54 ) is reported. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei für ein jeweiliges Wegeventil (6, 10) eine Ventilsteuerung (60, 66) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit der von der Systemberechnungsvorrichtung (54) ermittelten Soll-Druckdifferenz (58, 64) und/oder Soll-Ventilöffnung (56, 62) und in Abhängigkeit einer Ist-Druckdifferenz (94, 98) und/oder einer Ist-Ventilöffnung (92, 96) das jeweilige Wegeventil (6, 10) steuert. Circuit according to one of claims 4 to 10, wherein for a respective directional control valve ( 6 . 10 ) a valve control ( 60 . 66 ) provided in dependence on the system calculating device ( 54 ) determined target pressure difference ( 58 . 64 ) and / or desired valve opening ( 56 . 62 ) and in dependence of an actual pressure difference ( 94 . 98 ) and / or an actual valve opening ( 92 . 96 ) the respective directional valve ( 6 . 10 ) controls. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wegeventile (6, 10) direkt gesteuert oder vorgesteuert sind. Circuit according to one of the preceding claims, wherein the directional control valves ( 6 . 10 ) are directly controlled or precontrolled. Schaltung nach Anspruch 12, wobei eine Vorsteuerung eines jeweiligen Wegeventils (6, 10) in Abhängigkeit von einer Ist-Schieberstellung und einer Soll-Schieberstellung eines Ventilschiebers eines jeweiligen Wegeventils (6, 10) gesteuert ist. A circuit according to claim 12, wherein a pilot control of a respective directional valve ( 6 . 10 ) in dependence on an actual slide position and a desired slide position of a valve slide of a respective directional valve ( 6 . 10 ) is controlled. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wegeventile (6, 10) und die den Systemdruck bereit stellende Hydromaschine (12) elektronisch angesteuert sind. Circuit according to one of the preceding claims, wherein the directional control valves ( 6 . 10 ) and the system pressure providing hydraulic machine ( 12 ) are electronically controlled. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerelektronik (38) die Wegeventile (6, 10) jeweils parameterabhängig für sich individuell steuert. Circuit according to one of the preceding claims, wherein the control electronics ( 38 ) the directional valves ( 6 . 10 ) each parameter-dependent controls individually for themselves. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerelektronik (38) die Wegeventile (6, 10) nach vorgegeben minimalen Differenzdrücken und damit in energieoptimiertem Betrieb steuert. Circuit according to one of the preceding claims, wherein the control electronics ( 38 ) the directional valves ( 6 . 10 ) according to predetermined minimum differential pressures and thus in energy-optimized operation controls.
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